【正文】 流 磁 場 感應(yīng)電流 1831年法拉第 閉合回路 變化 m?實驗 產(chǎn)生 產(chǎn) 生 ? 問題的提出 概 述 電磁感應(yīng) 電磁感應(yīng) 3 ?電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)是電磁學(xué)發(fā)展史上的一個重要成就，它進一步揭示了自然界電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系。 3． 磁場的能量 與 磁場能量密度 。 ?掌握產(chǎn)生 動生電動勢 的原因 ， 能計算動生電動勢并判斷它的方向 。 電磁感應(yīng) 6 167。 他創(chuàng)造性地提出場的思想，是電磁理論的創(chuàng)始人之一。 ?通過一個閉合回路所包圍的面積的磁通量發(fā)生變化時 ， 不管這種變化是由什么原因引起的 ， 回路中就有電流產(chǎn)生 ， 這種現(xiàn)象稱為 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 。 2)線圈內(nèi)磁場變化 mSB d S? ???1)導(dǎo)線或線圈在磁場中運動 電磁感應(yīng) 11 右鍵單擊“播放” 電磁感應(yīng) 12 二、 法拉第電磁感應(yīng)定律 dtd ?? ??單位：伏特 (V) 1V=1Wb/s 1. 內(nèi)容 當(dāng)穿過閉合回路所包圍面積的磁通量發(fā)生變化時 ， 不論這種變化是什么原因引起的 ， 回路中都有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生 ， 并且感應(yīng)電動勢正比于磁通量對時間變化率的負值 。令每匝的磁通量為 ? 1, ? 2, ? 3,…, ? N ，則 N???? ???? ?21dtdNdtd ??? ????若每匝磁通量均為 ? dtd N )( 21 ??? ????? ?則 則 B 電磁感應(yīng) 15 2) 如果閉合回路的電阻為 R，閉合回路中的 感應(yīng)電流： dtdRRI i?? 1???3) 感應(yīng)電量 t1時刻磁通量為 Ф1， t2時刻磁通量為 Ф2，則 Id tdq ?? ?? 21?? ?Rdq?回路中的感應(yīng)電量只與磁通量的變化有關(guān)，而與磁通量的變化率無關(guān)。 1836年至 1865年任圣彼得堡大學(xué)教授 ， 兼任海軍和師范等院校物理學(xué)教授 。 他還定量地比較了不同金屬線的電阻率 ， 確定了電阻率與溫度的關(guān)系；并建立了電磁鐵吸力正比于磁化電流二次方的定律 。 NSI ??????GB????v?I 電磁感應(yīng) 18 感應(yīng)電流的 效果 反抗引起感應(yīng)電流的 原因 導(dǎo)線運動 感應(yīng)電流 阻礙 產(chǎn)生 磁通量變化 感應(yīng)電流 產(chǎn)生 阻礙 ? ??? ?? ??? ?? ??? ?? ??? ?abv?f? 電磁感應(yīng) 19 2. 應(yīng)用：判斷感應(yīng)電動勢的方向 問題： 將磁鐵插入非導(dǎo)體金屬環(huán)中，環(huán)內(nèi)有無感生電動勢？有無感應(yīng)電流？環(huán)內(nèi)將發(fā)生何種現(xiàn)象？ 有感生電動勢存在，有電場存在將引起介質(zhì)極化，而無感生電流。 IB?LF?LF?V?外F?I 電磁感應(yīng) 21 167。 電磁感應(yīng) 22 線圈內(nèi)磁場變化 兩類實驗現(xiàn)象 感生電動勢 動生電動勢 產(chǎn)生原因、規(guī)律不相同 都遵從 電磁感應(yīng)定律 導(dǎo)線或線圈在磁場中運動 感應(yīng)電動勢 電磁感應(yīng) 23 ab從運動導(dǎo)線 切割磁場線 導(dǎo)出動生電動勢公式 等于導(dǎo)線單位時間切割磁場線的條數(shù)。 ?B?v?u? uv???F?vF?uF?ba：v? 電子隨導(dǎo)體 ab運動的速度 ：u? 電子相對于導(dǎo)體定向運動速度 uv FF?? ??0)( ??????? vFuFuvF uv ??????? BveF v ??? ???BueF u ??? ???0F?外力 克服 uF? 所作的功 uFvFvFvu?????? ??????0??? ????? ????? ????? ?? 電磁感應(yīng) 26 電磁感應(yīng) 27 動生電動勢的計算 dtdim?? ??? ??? bai ldBv ??? )(?均勻磁場 非均勻磁場 計算動生電動勢 分 類 方 法 平動 轉(zhuǎn)動 電磁感應(yīng) 28 【 例 1】 一長度為 L的銅棒 ， 在磁感應(yīng)強度為 B的均勻的磁場中 ，以角速度 w 在與磁場方向垂直的平面內(nèi)繞棒的一端 O作 勻速運動 ，試求銅棒兩端的 電勢差 Uab。設(shè)銅盤的半徑為 R， 角速度為 w。 電磁感應(yīng) 30 【 例 3】 交流發(fā)電機 ──利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象將機械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。以區(qū)別 庫侖場 Ec 。 ?感生電場與靜電場相比 說明 感生電動勢的計算 ? ?? L r ldE ??? md dt?? ??構(gòu)成右手螺旋關(guān)系與 tBE r ????? 電磁感應(yīng) 33 由靜止電荷產(chǎn)生 由變化磁場產(chǎn)生 線是“有頭有尾”的， CE是一組閉合曲線 起于正電荷而終于負電荷 rE 線是“無頭無尾”的 感生電場 (渦旋電場 ) 靜電場 (庫侖場 ) 具有電能、對電荷有作用力 具有電能、對電荷有作用力 0rS E dS???01CiS E d S q??? ??rLSBE d l d St?? ? ? ??? ??0L CE dl??? 電磁感應(yīng) 34 動生電動勢 感生電動勢 特點 磁場不變，閉合電路的整體或局部在磁場中運動導(dǎo)致回路中磁通量的變化 閉合回路的任何部分都不動，空間磁場發(fā)生變化導(dǎo)致回路中磁通量變化 原因 由于 S的變化引起回路中 ? m變化 非靜電力來源 感生電場力 ? ?i L v B d l? ? ? ?? ir S BE d l d St? ?? ? ? ? ??? ??洛侖茲力 由于 的變化引起回路中 ? m變化 B規(guī)律 電磁感應(yīng) 35 【 例 】 半徑為 R的 圓柱形 空間分布著均勻磁場，磁感應(yīng)強度 B隨時間以恒定速率 dB/dt變化，試求 感生電場 的分布。 選取回路的正方向是 順時針 的，則有 SdtBldE SL r ?????????? ??? ????Sr dSdtdBrE ?2負號 表示感生電場所產(chǎn)生的磁場的方向是反抗磁場的變化的 。 特點 ：用電子感應(yīng)加速器加速電子 ， 不受電子質(zhì)量隨其速度增大而增大這一相對論效應(yīng)的影響 ， 大型電子加速器可將電子 加速到接近于光速 。這些感應(yīng)電流在大塊導(dǎo)體內(nèi)的電流線呈閉合的渦旋狀，被稱為 渦電流或 渦流 。 應(yīng)用： 電磁儀表中使用的阻尼電鍵 電氣火車中的電磁制動器 渦流的防止 在電機和變壓器中，為了增大磁感應(yīng)強度都采用了鐵芯。 電磁感應(yīng) 41 若回路由 N匝線圈串聯(lián)而成，則 167。 自感系數(shù) 一、自感電動勢 自感 LIN ?? ??磁鏈 IL /??IIB? 電磁感應(yīng) 42 亨利 (Henry Joseph 17971878） 亨利 美國物理學(xué)家， 1832年受聘為新澤西學(xué)院物理學(xué)教授， 1846年任華盛頓史密森研究院首任院長， 1867年被選為美國國家科學(xué)院院長。 亨利 的貢獻很大 ， 只是有的沒有立即發(fā)表 ， 因而失去了許多發(fā)明的專利權(quán)和發(fā)現(xiàn)的優(yōu)先權(quán) 。 自感 L有維持原電路狀態(tài)的能力， L就是這種能力大小的量度，它表征回路 電磁慣性 的大小。 LI? ? 電磁感應(yīng) 44 自感的計算步驟： L H dl I??? ，BH?? ，SN N B dS??? ? ?? ，/LI??H? B? ? L自感的計算 ?假設(shè)電流 I分布； ?計算磁通鏈數(shù) ? ； ?由 L=? /I求出自感系數(shù)。兩圓筒間磁場為 考慮 l長電纜通過面元 ldr 的磁通量為 I I 2R1Rdrlr 電磁感應(yīng) 47 【 例 3】 求一環(huán)形螺線管的自感。 線圈 1所激發(fā)的磁場通過線圈 2的磁通量： 12121 IM?? 互感電動勢與線圈電流變化快慢有關(guān)；與兩個線圈結(jié)構(gòu)以及它們之間的相對位置和磁介質(zhì)的分布有關(guān)。 2 2I21?1I 電磁感應(yīng) 50 應(yīng)用 互感器： 通過互感線圈能夠使能量或信號由一個線圈方便地傳遞到另一個線圈。 解：假設(shè)在長直線管 1上通過的電流為 I1，則螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強度為： 根據(jù)互感系數(shù)的定義可得： 1N2Nl設(shè)有兩個一長度均為 l、橫截面積為 S， 匝線分別為 N1和 N2的同軸長直密繞螺 線管，